极速先锋--四驱车.doc

1极速先锋极速先锋壹、摘要：壹、摘要：四驱车是一台掌上型的马达电动车，我们所要研究的是如何使它跑得最快，我们改变车 子的外壳、轮胎、马达轴心的种类以及漆包线的粗细和圈数，分别测出他们之间的瞬时速度， 再加以整理分析并与理论相比较贰、研究动机：贰、研究动机：小时后曾经玩过风靡一时的「四驱车」 ，我们都以跑的快为目标，当时看到别人的四驱车 跑得很快时，我都会问他怎么办到的，可是得到的答复总是：「经验累积并将漆包线改一改， 自然而然就跑得快啦！」我们在高一已学到马达的基本构造，我们想要了解如何使马达跑的 最快？叁、研究目的：叁、研究目的：一、找出不同直径的漆包线与车速的关系 二、找出不同圈数的漆包线与车速的关系 三、找出不同轴心与车速的关系 四、四轮传动和二轮传动对车速的影响 五、车壳（阻力）对于车速的影响 六、轮胎材质与车速的关系肆、研究设备与器材：肆、研究设备与器材：一、光电定时器 五、充电器 九、马达 十三、电阻 二、三用电表 六、充电电池 十、磁铁 十四、鳄鱼夹三、伏特计 七、轨道 十一、漆包线 十五、电阻 四、安培计 八、润滑油 十二、各式板手、螺丝起子伍、研究过程与方法：伍、研究过程与方法：实验一：漆包线的直径（实验一：漆包线的直径（d d）与速度（）与速度（V V）的关系）的关系 1.了解光电定时器和三用电表的用法。

2.将轨道组合完毕并将光电定时器摆在适当位置参考所学过的基本马达制作首先先将漆包线用 7x3 的圈 数做出马达（马达构造如右图，×3 的原因是电枢铁 芯分成 3 部分） ，测试是否能使四驱车跑动使用光 电定时器中以测量通过截面时间的方式求其瞬时速度，共取八个数据，最后求其平均速度（车身长 0.150m） 3.在第一阶段的实验中分别使用直径0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm 的漆包线以相2同的圈数绕出五种不同的马达缠绕马达要注意线是否缠紧，同时要注意漆包线有无刮 干净测量时要注意可能会发生马达空转、接触不良等种因素影响到速度，这时便要重 测 4.将测出的所有数据纪录下来，求出五种马达的平均速度，同时绘成表格（表一到表五） 5.利用 R＝，是铜在 20℃为 1.69×10-8×m，测出漆包线的长度（L） ，分别算出这AL五组漆包线的电阻的理论值即 R=1.69×10-8×22dL6.将漆包线串联 3.6 伏特的电池、10的电阻、毫安计，并联一伏特计，测出漆包线的端 电压及所通过的电流，相除即为漆包线的电阻实验值7.将 2.4 伏特除以漆包线的电阻实验值得到电流的实验值，而不用安培计直接测量漆包线 的电流是因为电流值太大，学校的安培计无法负荷。

实验二：马达的圈数（实验二：马达的圈数（N N）与速度（）与速度（V V）的关系）的关系 1.在此实验中，我们尝试改变圈数，测验是否圈数越多跑的越快（我们使用 0.4mm 的漆包 线作代表2.漆包线分别绕成 3×3、3×6、3×9、3×12、3×15 圈，绕好之后便开始测试其个别的速度 3.在测试的过程中，马达壳盖有发生起火花、熔化的情形，后来探讨其可能的原因是因为 电流过大而导致马达过热，所以马达壳才会忽然起火燃烧马达壳烧坏后为确保实验的 准确度，换壳后实验二所有数据皆得重新测过 4.将测试出的所有数据纪录下来，求出五种马达的平均速度，将其数据制成表格（表六到 表十） 5.将这五组漆包线分别拆下，并求出每组漆包线的电阻的理论值及实验值，方法同实验一之(六)、(七) 实验三：马达轴心的长短与速度的关系实验三：马达轴心的长短与速度的关系1.使用 0.7mm 的漆包线，圈数为 3×7，测试的轴心又分为短轴、次短轴、长轴、斜轴四种， 这四种轴的差别在于线圈所绕面积（A） ，轴越长的面积越大，漆包线也越长，所以电阻 越大、电流越小2.我们测量的方式就如同第 2 点一样，只是这次用相同的漆包线（0.4mm）做缠绕， 缠绕的同时也要注意不可太用力，否则将漆包线扯断就要重新绕了。

3.将测试出的所有数据纪录下来，求出四种马达的平均速度，将其数据制成表格（表十一 到表十四） 4.将这四组漆包线分别拆下，并求出每组漆包线的电阻的理论值及实验值，方法同实验一之(六)、(七) 实验四：磁铁和传动轴实验四：磁铁和传动轴 1.再来我们在强磁和普磁上分别搭配二轮传动和四轮传动，以了解它们对于车速的影响 2.在实验当中特别要注意的是，把两个强磁装入马达壳内，要避免碰撞，以免两个强磁断 裂3.安装好后分别测出其速度，求出平均速度再将其数据制成表格（表十五到表十八） 3实验五：轮胎材质对速度的影响实验五：轮胎材质对速度的影响 1.四驱车轮胎的种类有海绵胎、沙地胎和橡皮胎这三种，我们分别将这三种轮胎装到车上 测试其瞬时速度 2.在测量前，我们一一将这三种不同的轮胎塞入轮胎框里，不过这个步骤需要很大的力气， 因为很难塞入，所以我们先用鸭嘴钳将轮胎撑开在套入轮胎框里 3.将已塞好的轮胎安装在四驱车上，装好之后要注意是否固定住了，否则在测跑的过程中， 轮胎会因转速过快而脱落，此时又要重测，这样一来电池也要换新的一副（充饱电） ， 既费时又费力 4.将测试出的所有数据纪录下来，求出五种马达的平均速度，将其数据制成表格（表十九 到表二十一） 。

实验六：车壳种类的形状对车速的影响实验六：车壳种类的形状对车速的影响1.此实验我们是从车壳下手，车壳形状分别为图 A（蓝） 、B（白） 、C（黄绿） 、D（黄）这 四种A﹒扁长方形 B﹒流线形 C﹒三角屋顶形 D﹒高长方形 2.制作车壳的材料是用西卡纸做成的，并且要跟车身牢牢的黏在一起，以避免四驱车在跑 时会因为正面冲力太大，而导致车壳与车身分开 3.在一切都准备就绪后，一一测出其瞬时速度，然后求出平均速度，将其数据制成表格 （表二十二到表二十六） 陆、研究结果：陆、研究结果：实验一实验一: : 漆包线的直径与车速的关系漆包线的直径与车速的关系 线圈（漆包线）直径分为 0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm 五种，我们使用不同直 径的漆包线但缠绕相同圈数(7x3)，测出车子的时间与平均速度，数据如下（车身长 0.150m）： 表(一):不同直径的时间及平均速度 线圈直 径12345678平均时 间（s）平均速 度 （m/s） 0.3mm 0.03780.03800.03880.04130.04000.03760.03830.04020.03903.853.85 0.4mm 0.03310.03340.03360.03630.03490.03600.03470.03590.03474.324.32 0.5mm 0.03270.03230.03350.03350.03450.03480.03240.03520.03364.474.47 0.6mm 0.03280.03280.03160.03210.03130.03280.03160.03260.03224.664.66 0.7mm 0.02940.03060.03180.03100.03190.03190.03110.03120.03114.824.824表（二）：不同直径线圈的电阻直径（d）线圈长 L（cm）R 理论值（）R 实验值 （）误差1/R（理论值）0.3mm710.210.210﹪4.76 0.4mm710.120.1016.7﹪8.33 0.5mm710.0740.08818.9﹪13.51 0.6mm710.0510.04413.7﹪19.61 0.7mm710.0380.02923.7﹪26.32R 理论值： R=1.69×10-8× 是铜在 20℃为 1.69×10-8×m22dLR 实验值：电路图如下图，电阻值＝电压值/电流值测出的电阻值会略小于实际值3.854.324.474.664.8233.544.550.30.40.50.60.7 直徑(mm)速度(m/s)图一：直径与速度关系图4.768.3313.5119.6126.320510152025300.30.40.50.60.7直徑速度1/R图二：直径与速度及电阻倒数与直径的关系图实验二：马达的圈数（实验二：马达的圈数（N N）与速度（）与速度（V V）的关系）的关系我们将漆包线(直径 0.4mm)的圈数分成 3×3、6×3、9×3、12×3、15×3 五种，分 AV待测电阻5别缠绕于马达上，测得的平均速度如下： 表(三):线圈圈数 3X3 的时间及平均速度 圈数 12345678平均时 间（s）平均速 度 （m/s） 3X30.05500.05950.05400.05830.05620.05990.05720.05680.05712.632.63 3X60.03780.03760.03800.03810.03840.03770.03890.03930.03823.933.93 3X90.03140.03100.03010.03060.03000.03080.03060.03120.03074.894.89 3X12 0.02800.02920.02950.02950.02990.02900.02970.02960.02935.125.12 3X15 0.02740.02750.02800.02710.02810.02820.02820.02810.02785.395.39表（四）：不同线圈圈数的电阻圈数漆包线长 （cm）R 理论值 （）R 实验值 （）误差1/R（理论值）3X3280.0380.02926.7﹪26.32 3X655.50.0750.08817.3﹪13.33 3X9860.120.138.3﹪8.33 3X121130.150.1820﹪6.67 3X151500.200.2423.7﹪52.633.934.895.125.392.533.544.555.53x33x63x93x123x15線圈數速度(m/s)图三：圈数与速度的关系实验三：马达轴心的长短与速度的关系实验三：马达轴心的长短与速度的关系 马达轴心有分短轴、次短轴、长轴、斜轴四种，我们分别测其平均速率。

我们使用的漆包线直径 0.7mm，缠绕圈数 7x3 圈 表(五):不同轴心的时间及平均速度 轴 心12345678平均时 间（s）平均速 度 （m/s） 短 轴0.03480.03490.03260.03470.03400.03370.03470.03430.03424.394.39次 短 轴0.02960.03020.03100.03170.03050.03030.03050.03120.03064.904.90长 轴0.03010.03030.03060.02950.02970.03030.03070.03070.03024.964.966斜 轴0.02880.03040.02930.02970.03070.03050.03070.03070.03014.994.99表（六）：不同线圈圈数的电阻轴心漆包线长 （cm）R 理论值 （）R 实验值 （）误差1/R（实验值）短轴550.0240.02920.8﹪ 41.67 次短轴600.0260.02911.3﹪ 38.46 长轴710.0310.0296.5﹪32.26 斜轴640.02。